泄漏光去除构造以及光纤激光器的制造方法
【专利摘要】泄漏光去除构造(70)为了去除光纤(140)中的泄漏光而使用，光纤(140)具有芯(160)、折射率低于芯(160)的包层(162)、折射率高于包层(162)的被覆材料(164)。泄漏光去除构造(70)具备：光纤收容部(72)，其收容光纤(140)的一部分；被覆材料延伸部(175)，其在光纤收容部(72)内使被覆材料(164)的一部分沿着光纤(140)的长度方向延伸，由此被覆包层(162)的整周中的一部分；包层露出部(174)，其在光纤收容部(72)内使包层(162)的整周中的被覆材料延伸部(175)以外的部分露出。也可以利用具有被覆材料(164)的折射率以下的折射率的树脂(76)将被覆材料(164)被覆。例如在与光纤(140)的轴垂直的剖面中，被覆材料延伸部(175)以该轴为中心并以180°以下的角度形成。
【专利说明】
泄漏光去除构造以及光纤激光器
技术领域
[0001]本发明涉及泄漏光去除构造，特别是涉及将在光纤激光器的光纤的熔接点等产生的泄漏光去除的泄漏光去除构造。
【背景技术】
[0002]—般地，在将光纤彼此熔接连接的情况下，在将各个光纤端部的被覆材料遍布一定的长度地去除而使包层露出的状态下，将两个光纤熔接(例如，专利文献I)。图1示出通过这样的方法使光纤彼此熔接的状态。在图1所示的构造中，在由加强部件500包围的空间内将两个光纤510、610熔接，并且将光纤510的被覆材料520的下游侧端部遍布整周去除，并将光纤610的被覆材料620的上游侧端部遍布整周去除。露出的光纤510的包层530的端部与光纤610的包层630的端部在熔接点700被熔接。
[0003]在此，在光纤510、610的熔接点700处，在光纤510的芯传播的光，因在熔接点700产生的微小的弯曲、轴偏移而向输出侧的光纤610的包层630泄漏。若是通常的光纤彼此的熔接，由于在芯传播的光的能量不强，因此虽然不会成为太大的问题，但在光纤激光器等传播高能光的光学系统中，即便在熔接点700产生的不匹配是微量的，也会导致在输出侧的光纤610的包层630产生高能的泄漏光。
[0004]在此，在输出侧的光纤610的被覆材料620的折射率高于包层630的折射率的情况下，在光纤610的包层630产生的泄漏光从包层630入射于被覆材料620并被吸收。
[0005]然而，在图1所示的构造中，被覆材料620被覆包层630的整周，因此在包层630产生的泄漏光在被覆材料620被覆包层630的最上游部642处，局部入射于被覆材料620。因此在该最上游部642，泄漏光局部被被覆材料620吸收，因而有可能产生发热、起火等重大事故。
[0006]专利文献1:日本特开2009-116076号公报
【发明内容】
[0007]本发明是鉴于这样的现有技术的问题所做出的，因此第一目的在于提供一种泄漏光去除构造，能够高效地去除在光纤产生的泄漏光而不产生局部发热、起火。
[0008]另外，本发明的第二目的在于提供一种光纤激光器，能够射出高品质的激光束且可靠性较高。
[0009]根据本发明的第一方式，提供一种泄漏光去除构造，能够高效地去除在光纤产生的泄漏光而不产生局部发热、起火。该泄漏光去除构造为了在光纤中去除泄漏光而使用，该光纤具有:芯、被覆所述芯且折射率低于所述芯的包层、以及被覆所述包层且折射率高于所述包层的被覆材料。该泄漏光去除构造具备:光纤收容部，其收容所述光纤的一部分;被覆材料延伸部，其在所述光纤收容部内沿着所述光纤的长度方向使所述被覆材料的一部分延伸，由此将所述包层的整周中的一部分被覆；以及包层露出部，其在所述光纤收容部内供所述包层的整周中的所述被覆材料延伸部以外的部分露出。所述包层露出部被折射率低于所述包层的折射率的介质或树脂覆盖。
[0010]根据这样的结构，若在光纤内的包层产生泄漏光且该泄漏光到达包层与被覆材料延伸部的界面，则由于被覆材料延伸部的折射率为包层的折射率以上，因此泄漏光入射于被覆材料延伸部，且泄漏光向被覆材料延伸部辐射。由此能够防止因泄漏光产生的发热、起火，从而提高出射光学系统的可靠性。[〇〇11]此外，在被覆材料延伸部中，被覆材料延伸部仅在上述包层的整周中的一部分延伸，因此与包层的整周被被覆材料覆盖的现有构造相比，在被覆材料延伸部的最上游部向被覆材料延伸部辐射的泄漏光的量减少。因此能够缓和因泄漏光被被覆材料吸收而引起的局部发热，能够提高泄漏光去除构造的可靠性。
[0012]根据本发明的第二方式，提供一种能够射出高品质的激光束且可靠性高的光纤激光器。该光纤激光器具备:信号光发生器，其产生信号光;激发激光二极管，其产生激发光； 以及包层栗浦光纤。所述包层栗浦光纤具有:传播所述信号光的芯、被覆所述芯且传播所述激发光的包层、以及被覆所述包层且折射率高于所述包层的被覆材料。所述光纤激光器具备:输出侧光纤，其熔接于所述包层栗浦光纤;和上述泄漏光去除构造，其构成为将在所述输出侧光纤的包层产生的泄漏光去除。
[0013]在此，为了进一步抑制局部发热，优选为，在与所述光纤的轴垂直的剖面中，以该轴为中心并以180°以下的角度形成所述被覆材料延伸部。另外优选为，覆盖所述包层露出部的介质或树脂的折射率低于所述被覆材料的折射率。优选为，所述光纤收容部包括热辐射良好的散热板，该散热板以与所述包层露出部对置的方式配置。
[0014]根据本发明的泄漏光去除构造，能够高效地去除泄漏光，并且缓和因泄漏光的辐射引起的局部发热，提高可靠性。另外，根据本发明的光纤激光器，能够提供一种能够射出高品质的激光束且可靠性高的光纤激光器。【附图说明】
[0015]图1是示意性地示出现有的光纤的熔接部的构造的图。
[0016]图2是表示本发明的第一实施方式的光纤激光器的示意图。
[0017]图3是示意性地示出图2的光纤激光器的包层栗浦光纤的构造的剖视图。
[0018]图4是示意性地示出图2的光纤激光器中的光纤的熔接部的构造的图。
[0019]图5是图4的V-V线剖视图。
[0020]图6是表示用于形成图4的包层栗浦光纤的包层露出部的装置的示意图。【具体实施方式】
[0021]以下，参照图2?图6对本发明的泄漏光去除构造的实施方式进行详细地说明。另夕卜，在图2?图6中，对相同或相当的构成要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。 [〇〇22]图2是表示本发明的第一实施方式的光纤激光器1的示意图。该光纤激光器1具备: 信号光发生器10,其产生信号光；多个激发激光二极管(LD)20,它们产生激发光;光耦合器 30,其将来自信号光发生器10的信号光与来自激发LD20的激发光耦合并输出；包层栗浦光纤40，其端部连接于光耦合器30的输出端32;输出侧光纤140，其连接于包层栗浦光纤40的输出端42;隔离器52，其设置于输出侧光纤140。[〇〇23]图3是示意性示出包层栗浦光纤40的剖视图。如图3所示，包层栗浦光纤40具备:芯60，其传播由信号光发生器10生成的信号光;包层(内部包层)62，其被覆芯60;以及被覆材料(外部包层)64，其被覆包层62。芯60例如由添加了 Yb等稀土类元素的S12构成，成为传播信号光的信号光导波路。包层62由折射率比芯60的折射率低的材料(例如S12)构成。被覆材料64由折射率比包层62的折射率低的树脂(例如低折射率聚合物)构成。由此包层62成为传播激发光的激发光导波路。
[0024]在这样的结构的包层栗浦光纤40中，来自信号光发生器10的信号光在芯60的内部传播，来自激发LD20的激发光在包层62以及芯60的内部传播。在激发光在芯60传播时，添加至芯60的稀土类元素离子吸收激发光而被激发，在芯60中传播的信号光因受激发射而被放大。
[0025]图4是示意性地示出本发明的第一实施方式的光纤的熔接部的构造的图，图5是图4的V-V线剖视图。如图4以及图5所示，在大致长方体状的光纤收容部72内，将包层栗浦光纤40与位于其下游侧的输出侧光纤140熔接。即，包层栗浦光纤40的被覆材料64的下游侧端部遍布整周被去除，输出侧光纤140的被覆材料164的上游侧端部遍布整周被去除，并将露出的包层栗浦光纤40的包层62的端部与输出侧光纤140的包层162在熔接点180熔接。在本实施方式中，输出侧光纤140的被覆材料164的折射率高于包层162的折射率。另外，图5的附图标记160表不输出侧光纤140的芯。
[0026]在该熔接点180处，在包层栗浦光纤40的芯传播的光，因在熔接点180产生的微小的弯曲、轴偏移而向输出侧光纤140的包层162泄漏。在本实施方式中，设置有去除这样的泄漏光的泄漏光去除构造70。
[0027]S卩，在光纤收容部72的内部的熔接点180的下游侧，在输出侧光纤140的整周中的一部分，例如与输出侧光纤140的轴垂直的剖面(图5)中以该轴为中心并以180°以上的角度(例如180°)去除被覆材料164。因此在该范围，包层162从被覆材料164露出而形成包层露出部174。换言之，形成有被覆材料延伸部175，该被覆材料延伸部175以输出侧光纤140的轴为中心并以180°以内的角度、并且沿着输出侧光纤140的长度方向使被覆材料164的一部分延伸。如图4所示，该被覆材料延伸部175沿着输出侧光纤140的长度方向延伸规定的长度。
[0028]另外，在光纤收容部72的内部填充有树脂(例如UV固化性树脂)76，该树脂76在使用的波长中具有比输出侧光纤140的包层162以及被覆材料164的折射率低的折射率，通过该树脂76覆盖上述包层露出部174以及被覆材料延伸部175。另外，图4表示的附图标记77是硬质树脂材料，将光纤收容部72的内部密封。
[0029]在这样的结构中，若在包层栗浦光纤40的芯传播的光，因在熔接点180产生的微小的弯曲、轴偏移而向输出侧光纤140的包层162泄漏，则由于包层162由具有空气包层182以及包层162的折射率以下的折射率的树脂76覆盖，因此泄漏光在包层162内传播。而且，若在包层162传播的泄漏光到达包层162与被覆材料延伸部175的界面，则由于被覆材料延伸部175的折射率为包层162的折射率以上，因此泄漏光入射于被覆材料延伸部175，泄漏光向被覆材料延伸部175辐射。由此能够防止在泄漏光去除构造70的尾流侧因泄漏光而产生的发热、起火，从而提高出射光学系统的可靠性。
[0030]在此，在本实施方式的被覆材料延伸部175中，包层162的整周中的一部分被被覆材料延伸部175被覆，因此与包层遍布整周被被覆材料覆盖的图1所示的现有构造相比，在被覆材料延伸部175的最上游部向被覆材料164辐射的泄漏光的量减少。因此能够缓和因泄漏光被被覆材料164吸收而引起的局部发热，能够提高泄漏光去除构造70的可靠性。此时， 被覆材料延伸部175只要被覆包层162的整周中的一部分即可，但为了进一步抑制局部发热，优选为在与输出侧光纤140的轴垂直的剖面(图5)中，以该轴为中心并以180°以下的角度形成被覆材料延伸部175。
[0031]另外，在本实施方式中，壶盖被覆材料164的树脂76的折射率低于被覆材料164的折射率，因此向被覆材料164辐射的泄漏光被被覆材料164截留，并在传播期间被被覆材料 164吸收。然而如上所述，由于包层162的整周中的一部分被被覆材料延伸部175被覆，因此每单位长度的泄漏光的量比现有构造少，因此能够抑制发热总量。[0〇32]如图5所不，光纤收容部72的一部分由热福射良好的散热板78构成。该散热板78以与被覆材料延伸部175对置的方式配置。通过这样以热辐射良好的散热板78与被覆材料延伸部175对置的方式配置，从而能够使因泄漏光入射于被覆材料164所产生的被覆材料164 的热，经由散热板78有效地散热。作为这样的散热板78,例如能够列举出对表面实施了铝或铝合金的阳极氧化处理的金属板。[〇〇33]上述的被覆材料延伸部175例如能够用图6所示的装置80形成。该装置80具有:保持输出侧光纤140的两端部的保持部82、和削掉输出侧光纤140的表面的刨状的刀刃84。 [〇〇34]在用该装置80形成被覆材料延伸部175时，首先，在由保持部82保持输出侧光纤 140的状态下，使刀刃84与输出侧光纤140的表面接触，并使其沿输出侧光纤140的长度方向移动规定的距离。由此将位于输出侧光纤140的表面的被覆材料164剥离上述规定距离，从而包层162从被覆材料164露出。[〇〇35]然后，使利用保持部82保持的输出侧光纤140绕轴例如旋转20°，并且使刀刃84返回初始位置。然后，使刀刃84再次与输出侧光纤140的表面接触，并使其沿输出侧光纤140的长度方向移动与之前相同的距离。由此以相同的方式将被覆材料164剥离上述规定的距离， 从而包层162从被覆材料164露出。例如，反复进行上述动作共计9次，在与输出侧光纤140的轴垂直的剖面(图5)中，以轴为中心并以180°的范围使包层162从被覆材料164露出，形成上述的被覆材料延伸部175。这样，被覆材料延伸部175的大小能够通过刀刃84的切削次数和包层栗浦光纤40的旋转角度来控制。
[0036]在本实施方式中，说明了用树脂76覆盖包层露出部174以及被覆材料延伸部175的例子，但也可以不用树脂76覆盖包层露出部174以及被覆材料延伸部175,而是用折射率低于包层162的折射率(以及被覆材料164的折射率)的介质(空气等)覆盖包层露出部174以及被覆材料延伸部175。但是为了防止被覆材料延伸部175从包层162的表面剥离，并且为了吸收被被覆材料延伸部175吸收的泄漏光的热，优选如本实施方式那样，用树脂76覆盖包层露出部174以及被覆材料延伸部175。另外也可以在光纤收容部72内的空气包层182填充该树脂76。[〇〇37] 实施例1
[0038]首先，作为比较例制作了图1表示的现有的泄漏光去除构造。作为光纤510、610,使用芯的直径为1〇_、包层530、630的直径为400mi的光纤。沿着轴向将光纤510、610各自的被覆材料520、620的端部去除各20mm，使包层530、630露出。进行使用酒精的超声波清洗，对露出的包层530、630的表面进行了清洁。
[0039]在由线膨胀系数与石英玻璃一致的陶瓷部件构成的加强部件500内，对上述光纤510、610的包层530、630进行了对接熔接。加强部件500的两端与光纤510、610之间用硬质的UV固化性树脂进行固定。
[0040]在该状态下以600W输出驱动光纤激光器，被覆材料620的最上游部642局部发热，温度上升到大约90°C。虽然依赖被覆材料620的耐热性，但若制造时被覆材料620的温度上升，则被覆材料620热老化，光的吸收量增加，进而产生导致被覆材料620的温度上升的负反馈。根据基于实验的计算可知:此时使用的被覆材料620的寿命约为2万小时，是非常短的寿命O
[0041]以同样的方法，制作了图4所示的光去除构造70。使用折射率为1.37的树脂(聚合物包层)作为输出侧光纤140的被覆材料164，使用了折射率为1.32的UV固化性树脂作为树月旨76。其他部件使用与在上述现有的泄漏光去除构造中使用的部件同样的部件。
[0042]被覆材料延伸部175使用图6所示的装置80制作。即，使刀刃84接触于由保持部82保持的输出侧光纤140的表面，并使其沿输出侧光纤140的长度方向移动30mm，从而使包层162从被覆材料164露出。然后，使输出侧光纤140的角度绕轴每次旋转20°，共计进行9次切肖IJ，使包层162以共计180°的角度露出。
[0043]而且，在与对现有的泄漏光去除构造的试验同等条件下运转光纤激光器时可知:被覆材料延伸部175的温度上升，即便在最高的部位也为55°C，因此局部温度上升减少。若基于该温度上升结果计算被覆材料164的寿命，则为9万小时以上，由此可知与现有的泄漏光去除构造相比，能够压倒性地延长寿命。
[0044]以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，在其技术思想的范围内，当然可以以各种不同的方式来实施。
[0045]工业上的可利用性
[0046]本发明能够适合用于将在光纤激光器的光纤的熔接点等产生的泄漏光去除的泄漏光去除构造。
[0047]附图标记说明:1...光纤激光器;10...信号光发生器;20...激发LD;30...光親合器;32...输出端;40...包层栗浦光纤;42...输出端；52...隔离器;60...芯；62...包层；
64...被覆材料；70...光去除构造;72...光纤收容部；74...包层露出部；78...散热板；
140...输出侧光纤；160...芯；162...包层；164...被覆材料;174...包层露出部；175...被覆材料延伸部;180...熔接点；182...空气包层。
【主权项】
1.一种泄漏光去除构造，用于在光纤中去除泄漏光，该光纤具有:芯、被覆所述芯且折 射率低于所述芯的包层、以及被覆所述包层且折射率高于所述包层的被覆材料，所述泄漏 光去除构造的特征在于，具备:光纤收容部，其收容所述光纤的一部分；被覆材料延伸部，其在所述光纤收容部内使所述被覆材料的一部分沿着所述光纤的长 度方向延伸，由此被覆所述包层的整周中的一部分；以及包层露出部，其在所述光纤收容部内使所述包层的整周中的所述被覆材料延伸部以外 的部分露出，并且被折射率低于所述包层的折射率的介质或树脂覆盖。2.根据权利要求1所述的泄漏光去除构造，其特征在于，在与所述光纤的轴垂直的剖面中，所述被覆材料延伸部以该轴为中心并以180°以下的 角度形成。3.根据权利要求1或2所述的泄漏光去除构造，其特征在于，覆盖所述包层露出部的介质或树脂的折射率低于所述被覆材料的折射率。4.根据权利要求1?3中的任一项所述的泄漏光去除构造，其特征在于，所述光纤收容部包括热辐射良好的散热板，该散热板以与所述被覆材料延伸部对置的 方式配置。5.—种光纤激光器，其特征在于，具备:信号光发生器，其产生信号光；激发激光二极管，其产生激发光；包层栗浦光纤，其具有:传播所述信号光的芯、被覆所述芯且传播所述激发光的包层、 以及被覆所述包层且折射率高于所述包层的被覆材料；输出侧光纤，其熔接于所述包层栗浦光纤；以及权利要求1?4中的任一项所述的泄漏光去除构造，其构成为将在所述输出侧光纤的包 层产生的泄漏光去除。
【文档编号】G02B6/44GK105980897SQ201580007037
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年2月2日
【发明人】田中弘范
【申请人】株式会社藤仓